化学实验小组的同学们对催化剂产生了兴趣,通过查阅资料了解到氧化铁也能加速氯酸钾的分解。为了探究氧化铁能否加快过氧化氢的分解,他们设计了实验装置,并进行气体的制备和测量实验。实验时均以生成40mL气体为标准,相关实验数据记录如下表:
(1)完成上述实验及数据的测定需要用到下图中的部分装置,请按组装顺序写出所用到的装置代号______ 。
(2)通过实验①和④对比可知,化学反应速率与温度的关系是______ ;通过实验②和③对比可知,化学反应速率与______ 有关;通过实验______ 和______ 对比可知,氧化铁可以加快过氧化氢分解放出氧气的速率。
(3)用一定量15%的过氧化氢溶液制氧气,为了减小反应速率,可加适量的水稀释,产生氧气的总量______ (选填“减小”“不变”或“增大”)。
(4)若要证明氧化铁是过氧化氢分解的催化剂,还需要验证它在该反应前后的______ 和______ 未发生改变。
(5)同学们还想探究催化剂的颗粒大小对化学反应速率是否有影响,请你帮他们设计实验方案进行探究:______ 。
实验序号 | 过氧化氢溶液浓度/% | 过氧化氢溶液体积/mL | 过氧化氢溶液温度/℃ | 氧化铁的用量/g | 收集40mL氧气所需时间/s |
① | 5 | 10 | 20 | 0 | 128.5 |
② | 5 | 10 | 20 | 1.2 | 16.8 |
③ | 15 | 10 | 20 | 1.2 | 10.5 |
④ | 5 | 10 | 70 | 0 | 32.7 |
(2)通过实验①和④对比可知,化学反应速率与温度的关系是
(3)用一定量15%的过氧化氢溶液制氧气,为了减小反应速率,可加适量的水稀释,产生氧气的总量
(4)若要证明氧化铁是过氧化氢分解的催化剂,还需要验证它在该反应前后的
(5)同学们还想探究催化剂的颗粒大小对化学反应速率是否有影响,请你帮他们设计实验方案进行探究:
更新时间:2022-11-20 15:17:45
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科学探究题
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较难
(0.4)
真题
名校
【推荐1】小雨阅读课外资料得知:双氧水分解除了用二氧化锰还可用氧化铜等物质作催化剂,于是他对氧化铜产生了探究兴趣。
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂?它是否比二氧化锰催化效果更好?
【设计实验】小雨以生成等体积的氧气为标准,设计了下列三组实验(其它可能影响实验的因素均忽略)。
(1)上述实验应测量的“待测数据”是______________ 。
(2)若实验②比实验①的“待测数据”更______________ (填“大”或“小”),说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。
(3)将实验②反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥,若衡量得到0.5g黑色粉末,再将黑色粉末放入试管中,___________________________ 。(简述操作和现象)
【预期结论】氧化铜还能作氯酸钾的催化剂。
评价设计】你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是__________________ 。
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂?它是否比二氧化锰催化效果更好?
【设计实验】小雨以生成等体积的氧气为标准,设计了下列三组实验(其它可能影响实验的因素均忽略)。
实验序号 | KclO3质量 | 其他物质质量 | 待测数据 |
① | 1.2g | / | |
② | 1.2g | CuO 0.5g | |
③ | 1.2g | MnO2 0.5g |
(2)若实验②比实验①的“待测数据”更
(3)将实验②反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥,若衡量得到0.5g黑色粉末,再将黑色粉末放入试管中,
【预期结论】氧化铜还能作氯酸钾的催化剂。
评价设计】你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是
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科学探究题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】某化学兴趣小组对如下两个实验进行了探究:
【实验一】某兴趣小组的同学利用图1所示装置对氯酸钾制氧气进行了深入的探究学习。
查阅资料:①氯酸钾的熔点约为356℃,二氧化锰的分解温度约为535℃。用酒精灯给物质加热,受热物质的温度一般约为400℃左右;②氯酸钾分解时,传感器得到氧气浓度随温度的变化示意图(图2)及不同配比时氧气浓度随温度的变化示意图如图3。
(1)分析图2,氯酸钾熔点_______ (填“高于”、“等于”或“低于”)其分解温度。
(2)在老师的指导下,该小组同学继续进行深入探究。以氧气的体积分数为纵坐标,温度为横坐标,得到图3所示曲线(图中的“1:2”、“1:1”、“2:1”、“3:1”、“4:1”、“5:1”指氯酸钾和二氧化锰的质量比)。根据图3,在上述氯酸钾和二氧化锰的质量比中,两者质量比为______ ,氯酸钾分解温度最低。写出氯酸钾和二氧化锰混合加热文字表达式_______ 。
(3)为证实二氧化锰的催化作用,小组同学利用图4装置进行实验,步骤如下:
步骤Ⅰ:_______ ;
步骤Ⅱ:按照图4装入药品;
步骤Ⅲ:加热右侧支管,用带火星的木条在导管口检验生成的气体;
步骤Ⅳ:冷却后,将装置倾斜,使左侧支管中的药品进入右侧支管,再加热右侧支管,用带火星的木条在导管口检验生成的气体。
【实验现象】步骤Ⅲ和步骤Ⅳ中,一段时间后都能观察到带火星的木条复燃,但木条复燃更快的是_______ (选填“步骤Ⅲ”或“步骤Ⅳ”)。
【交流反思】要想确认分解氯酸钾制取氧气的反应中二氧化锰是催化剂,还需通过实验证明二氧化锰质量和_______ 在反应前后都没有发生变化。
【实验二】该兴趣小组还利用压强传感器,对MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种金属氧化物中。哪一种更适宜作过氧化氢制取氧气的催化剂,做了如下数字化实验探究。
实验方案如下:
Ⅰ.用MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合,滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球备用。
Ⅱ.取30粒含有MnO2海藻酸钠微球,采用图3装置进行实验。改用其他三种微球,分别重复上述实验,得到锥形瓶内压强随时间变化的曲线图如图5。
(4)每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因是控制_______ 相同。
(5)从实验曲线看,催化效果较好、反应温和的催化剂是_______ 。
【实验一】某兴趣小组的同学利用图1所示装置对氯酸钾制氧气进行了深入的探究学习。
查阅资料:①氯酸钾的熔点约为356℃,二氧化锰的分解温度约为535℃。用酒精灯给物质加热,受热物质的温度一般约为400℃左右;②氯酸钾分解时,传感器得到氧气浓度随温度的变化示意图(图2)及不同配比时氧气浓度随温度的变化示意图如图3。
(1)分析图2,氯酸钾熔点
(2)在老师的指导下,该小组同学继续进行深入探究。以氧气的体积分数为纵坐标,温度为横坐标,得到图3所示曲线(图中的“1:2”、“1:1”、“2:1”、“3:1”、“4:1”、“5:1”指氯酸钾和二氧化锰的质量比)。根据图3,在上述氯酸钾和二氧化锰的质量比中,两者质量比为
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步骤Ⅰ:
步骤Ⅱ:按照图4装入药品;
步骤Ⅲ:加热右侧支管,用带火星的木条在导管口检验生成的气体;
步骤Ⅳ:冷却后,将装置倾斜,使左侧支管中的药品进入右侧支管,再加热右侧支管,用带火星的木条在导管口检验生成的气体。
【实验现象】步骤Ⅲ和步骤Ⅳ中,一段时间后都能观察到带火星的木条复燃,但木条复燃更快的是
【交流反思】要想确认分解氯酸钾制取氧气的反应中二氧化锰是催化剂,还需通过实验证明二氧化锰质量和
【实验二】该兴趣小组还利用压强传感器,对MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种金属氧化物中。哪一种更适宜作过氧化氢制取氧气的催化剂,做了如下数字化实验探究。
实验方案如下:
Ⅰ.用MnO2、CuO、Fe2O3、Cr2O3四种催化剂分别与海藻酸钠溶液混合,滴入氯化钙溶液制成含等质量催化剂、大小相同的海藻酸钠微球备用。
Ⅱ.取30粒含有MnO2海藻酸钠微球,采用图3装置进行实验。改用其他三种微球,分别重复上述实验,得到锥形瓶内压强随时间变化的曲线图如图5。
(4)每次实验时,海藻酸钠微球数应相同的原因是控制
(5)从实验曲线看,催化效果较好、反应温和的催化剂是
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【推荐3】某小组同学设计并进行实验,探究影响过氧化氢分解速率的因素。(实验装置如下图,夹持仪器已略去)
【猜想与假设】影响过氧化氢分解速率的因素可能有温度、催化剂种类等。
【实验记录】同学们进行5组实验(每组所用的过氧化氢溶液都来自同一个试剂瓶),实验记录如下:
【解释与结论】
(1)实验②中数据x是______ mL。
(2)实验①⑤通过测定相同时间内产生氧气的体积来比较过氧化氢的分解速率,还可以通过测定______ 来比较过氧化氢的分解速率。
(3)通过实验①、②、③可得出的结论是______ 。
(4)通过实验①、⑤还不能得出氯化铁是过氧化氢分解的催化剂,请你说一说理由______ 。
【反思与评价】
(5)有同学提出原装置中的空气会影响氧气体积的测定,你的观点?______ (填“有”或“没有”)影响。
【猜想与假设】影响过氧化氢分解速率的因素可能有温度、催化剂种类等。
【实验记录】同学们进行5组实验(每组所用的过氧化氢溶液都来自同一个试剂瓶),实验记录如下:
实验序号 | ① | ② | ③ | ④ | ⑤ |
过氧化氢溶液的体积(mL) | 6 | x | 6 | 6 | 6 |
水槽中水的温度 | 20 | 70 | 90 | 20 | 20 |
锥形瓶中的物质 | - | - | - | 0.5g氯化钠 | 0.5g氯化铁 |
60min内产生氧气(mL) | 0.2 | 4.5 | 41.0 | 2.0 | 650.0 |
(1)实验②中数据x是
(2)实验①⑤通过测定相同时间内产生氧气的体积来比较过氧化氢的分解速率,还可以通过测定
(3)通过实验①、②、③可得出的结论是
(4)通过实验①、⑤还不能得出氯化铁是过氧化氢分解的催化剂,请你说一说理由
【反思与评价】
(5)有同学提出原装置中的空气会影响氧气体积的测定,你的观点?
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科学探究题
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较难
(0.4)
【推荐1】某兴趣小组的同学对过氧化氢溶液制取氧气的实验进行如下探究。
实验一:探究氧化铁能否作为过氧化氯分解的催化剂(实验过程如图所示)。
(1)图中实验能否证明氧化铁是过氧化氢分解的催化剂?并说明理由:____________ 。
(2)请写出过氧化氢溶液用二氧化锰作催化剂制取氧气的文字表达式:____________ 。
实验二:探究过氧化氢分解快慢的影响因素,实验过程如下表所示,
(3)实验①和实验②中的变量是__________ ,得出的结论是____________ 。
(4)小明对比实验②和实验③得出结论:温度越高,过氧化氯分解速率越慢。你认为该结论是否可靠?___________ (填“是”或“否”),理由是________________ 。
实验三:探究带火星的木条在不同体积分数的氧气中的复燃情况,部分实验数据记录如下表所示:
(5)根据上述实验数据得出的结论是__________ 。在集气瓶中注入占其容积50%的水,用排水法收集氧气,将瓶内的水排尽,并用带火星的木条在该集气瓶中进行实验。推测实验现象,并说明理由:______ 。
实验一:探究氧化铁能否作为过氧化氯分解的催化剂(实验过程如图所示)。
(1)图中实验能否证明氧化铁是过氧化氢分解的催化剂?并说明理由:
(2)请写出过氧化氢溶液用二氧化锰作催化剂制取氧气的文字表达式:
实验二:探究过氧化氢分解快慢的影响因素,实验过程如下表所示,
实验编号 | 过氧化氢溶液浓度 | 过氧化氢溶液质量 | 温度 | 二氧化锰粉末用量 | 氧气体积 | 反应所需时间 |
① | 5% | 12g | 20℃ | 0.2g | 125ml | 20s |
② | 30% | 12g | 20℃ | 0.2g | 125ml | 2s |
③ | 30% | 12g | 40℃ | 无 | 125ml | 148s |
(3)实验①和实验②中的变量是
(4)小明对比实验②和实验③得出结论:温度越高,过氧化氯分解速率越慢。你认为该结论是否可靠?
实验三:探究带火星的木条在不同体积分数的氧气中的复燃情况,部分实验数据记录如下表所示:
氧气体积分数(%) | 30 | 40 | 60 | 70 |
带火星的木条 | 不变 | 稍亮 | 复燃 | 复燃 |
(5)根据上述实验数据得出的结论是
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科学探究题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】兴趣小组同学进行实验室制取氧气的相关探究。结合下列过程,回答有关问题。
I.气体制取的探究
(1)写出相关仪器的名称a_________ ,b_________ 。
(2)同学们选用过氧化氢溶液制备氧气,该反应的文字表达式为_________ ,收集一瓶较纯的O2,所选装置为_________ (填装置标号,下同)
(3)实验室常用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气。常温下氨气是一种无色、有刺激性气味的气体,密度比空气小,极易溶于水。制取并收集,应该从上图中选择的发生装置是_____________ ,收集装置是____________ 。
Ⅱ.催化剂的探究
兴趣小组对氯酸钾(KC1O3)分解反应的催化剂进行研究,在相同的加热条件下,用如图装置完成表中实验:
(4)设置实验1的目的是_________________ 。
(5)表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是______________ 。
(6)由实验1和实验4可知,KC1____________ (填“有”或“无”)催化作用。维持加热条件不变,用实验1再继续收集50mL氧气,所需时间____________ 171s(填“>”、“=”或“<”)
(7)要比较氯酸钾分解反应中不同催化剂的催化效果,除了测量收集50mL氧气所需时间外,还可以测量相同时间内_______________ 。
(8)下列有关催化剂的说法中正确的是 。
I.气体制取的探究
(1)写出相关仪器的名称a
(2)同学们选用过氧化氢溶液制备氧气,该反应的文字表达式为
(3)实验室常用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气。常温下氨气是一种无色、有刺激性气味的气体,密度比空气小,极易溶于水。制取并收集,应该从上图中选择的发生装置是
Ⅱ.催化剂的探究
兴趣小组对氯酸钾(KC1O3)分解反应的催化剂进行研究,在相同的加热条件下,用如图装置完成表中实验:
编号 | KClO3质量/g | 催化剂 | 催化剂质量/g | 收集50mL氧气所需时间/s |
实验1 | 5 | - | - | 171 |
实验2 | 5 | MnO2 | 0.5 | 49 |
实验3 | 5 | Fe2O3 | 0.5 | 58 |
实验4 | 5 | KCl | 0.5 | 154 |
(4)设置实验1的目的是
(5)表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是
(6)由实验1和实验4可知,KC1
(7)要比较氯酸钾分解反应中不同催化剂的催化效果,除了测量收集50mL氧气所需时间外,还可以测量相同时间内
(8)下列有关催化剂的说法中正确的是 。
A.只有MnO2能作氯酸钾反应的催化剂 |
B.同一个化学反应可以有多种催化剂 |
C.催化剂只能加快化学反应的速率 |
D.用作催化剂的物质不可能是其他反应的反应物或生成物 |
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【推荐3】某兴趣小组对KClO3分解反应的催化剂进行研究
在相同的加热条件下,用如图装置完成表中实验:
(1)设置实验1的目的是______ 。
(2)表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是______ 。
(3)由实验1和实验4可知,KCl_____ (选填“有”或“无”)催化作用。维持加热条件不变,用实验1再继续收集50mL O2,所需时间明显少于171 s,解释原因:______ 。
(4)要比较KClO3分解反应中不同催化剂的催化效果,除了测量收集50mL O2所需时间外,还可以测量___ 。
(5)某同学探究“氧化铁末是否也可以作过氧化氢分解反应的催化剂?”实验步骤和现象如下:
①他分别向两支试管中加入等质量等溶质质量分数的过氧化氢溶液,向其中一支试管加入一药匙氧化铁粉末,然后将两支试管中的气体导出通入水中比较产生气泡的快慢,发现加入氧化铁粉末的试管中反应较快。
②将反应较快的试管内固体过滤出来,洗涤、烘干、称量。
③用称量后的固体重复步骤①的实验,现象与步骤①的完全相同。
步骤③的实验目的______ 。该学生认为通过上述实验已证明氧化铁可以作过氧化氢分解反应的催化剂,但老师认为该同学的实验还缺少一个关键步骤,请指出来______ 。补充上述所缺的实验步骤后可得出结论:氧化铁在过氧化氢分解反应中起_____ 作用。
编号 | KClO3质量/g | 催化剂 | 催化剂质量/g | 收集50 mL O2所需时间/s |
实验1 | 5 | - | - | 171 |
实验2 | 5 | MnO2 | 0.5 | 49 |
实验3 | 5 | Fe2O3 | 0.5 | 58 |
实验4 | 5 | KCl | 0.5 | 154 |
(1)设置实验1的目的是
(2)表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是
(3)由实验1和实验4可知,KCl
(4)要比较KClO3分解反应中不同催化剂的催化效果,除了测量收集50mL O2所需时间外,还可以测量
(5)某同学探究“氧化铁末是否也可以作过氧化氢分解反应的催化剂?”实验步骤和现象如下:
①他分别向两支试管中加入等质量等溶质质量分数的过氧化氢溶液,向其中一支试管加入一药匙氧化铁粉末,然后将两支试管中的气体导出通入水中比较产生气泡的快慢,发现加入氧化铁粉末的试管中反应较快。
②将反应较快的试管内固体过滤出来,洗涤、烘干、称量。
③用称量后的固体重复步骤①的实验,现象与步骤①的完全相同。
步骤③的实验目的
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】以下是化学兴趣小组的同学在学习两种用二氧化锰作催化剂制氧气的实验方法后,对实验的创新设计和探究。
实验一:设计新的实验装置
实验过程如下:
①将一支球形干燥管水平放置,用滴管吸取3mL 5%的H2O2加入干燥管的球泡中,再用药匙取0.2g MnO2粉末,加在干燥的进气管的管壁上;②将固定有带火星棒香的橡胶塞塞紧干燥管,将其竖立,观察现象:
(1)可观察到带火星的棒香立即___________ 。
(2)下列各项是同学们对该创新实验的评价,你认为评价不合理的是___________ (填字母)。
A 实验用的药品用量太大
B 反应速度太慢,耽误时间
C 实验现象明显,整个装置好似点燃的灯塔,趣味性强
实验二:寻找新的催化剂
【实验探究】在相同的加热条件下,用如图装置完成表中实验:
(1)写出氯酸钾分解制氧气的文字表达式(催化剂为二氧化锰):___________ 。
(2)图2中,测量O2体积的装置是___________ (填序号)。
(3)设置实验1的目的是___________ 。
(4)在相同条件下,要比较三种催化剂的催化效果,实验3中x的值应为___________ 。
(5)表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是___________ (填化学式)。
(6)要比较氯酸钾分解反应中不同催化剂的催化效果,除了测量相同时间内收集氧气的体积外,也可以测量___________ 。
(7)实验4与实验1的实验结果数据接近,略大。为探究氯化钾是否对该反应起催化作用,小组同学提出方案:维持加热条件不变,用实验1再继续收集氧气60秒,比较收集到气体的体积v与18mL关系。小明同学猜想:v的值远大于18mL。你认为小明的猜想理由是什么?请你再写出一个不同的猜想并说明理由。(已知试管中氯酸钾足够量)
小明猜想的理由:___________ ;
你的猜想及理由:___________ 。
【实验拓展】查阅资料得知:CuO、CuSO4、猪肝、马铃薯等也可做过氧化氢溶液分解的催化剂,下列有关催化剂的说法正确的是___________ 。
A MnO2只能作为过氧化氢溶液分解的催化剂
B 同一个化学反应可以有多种催化剂
C 催化剂能使原本不发生的反应也能快速进行
D 用作催化剂的物质不可能是其它反应的反应物或生成物
实验一:设计新的实验装置
实验过程如下:
①将一支球形干燥管水平放置,用滴管吸取3mL 5%的H2O2加入干燥管的球泡中,再用药匙取0.2g MnO2粉末,加在干燥的进气管的管壁上;②将固定有带火星棒香的橡胶塞塞紧干燥管,将其竖立,观察现象:
(1)可观察到带火星的棒香立即
(2)下列各项是同学们对该创新实验的评价,你认为评价不合理的是
A 实验用的药品用量太大
B 反应速度太慢,耽误时间
C 实验现象明显,整个装置好似点燃的灯塔,趣味性强
实验二:寻找新的催化剂
【实验探究】在相同的加热条件下,用如图装置完成表中实验:
编号 | KClO3质量/g | 催化剂 | 催化剂质量/g | 进行到60秒时收集O2体积(mL) |
实验1 | 5 | ﹣﹣﹣﹣ | ﹣﹣﹣﹣ | 18 |
实验2 | 5 | MnO2 | 0.5 | 61 |
实验3 | 5 | Fe2O3 | x | 52 |
实验4 | 5 | KCl | 0.5 | 19 |
(1)写出氯酸钾分解制氧气的文字表达式(催化剂为二氧化锰):
(2)图2中,测量O2体积的装置是
(3)设置实验1的目的是
(4)在相同条件下,要比较三种催化剂的催化效果,实验3中x的值应为
(5)表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是
(6)要比较氯酸钾分解反应中不同催化剂的催化效果,除了测量相同时间内收集氧气的体积外,也可以测量
(7)实验4与实验1的实验结果数据接近,略大。为探究氯化钾是否对该反应起催化作用,小组同学提出方案:维持加热条件不变,用实验1再继续收集氧气60秒,比较收集到气体的体积v与18mL关系。小明同学猜想:v的值远大于18mL。你认为小明的猜想理由是什么?请你再写出一个不同的猜想并说明理由。(已知试管中氯酸钾足够量)
小明猜想的理由:
你的猜想及理由:
【实验拓展】查阅资料得知:CuO、CuSO4、猪肝、马铃薯等也可做过氧化氢溶液分解的催化剂,下列有关催化剂的说法正确的是
A MnO2只能作为过氧化氢溶液分解的催化剂
B 同一个化学反应可以有多种催化剂
C 催化剂能使原本不发生的反应也能快速进行
D 用作催化剂的物质不可能是其它反应的反应物或生成物
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐2】化学实验小组的同学们对催化剂产生了兴趣,通过查阅资料了解到氧化铁能加速氯酸钾的分解。
探究一:为了探究氧化铁能否加快过氧化氢的分解,他们设计了实验装置,并进行气体的制备和测量实验。实验时均以生成40mL气体为标准,相关实验数据记录如表:
(1)如图1所示为完成上述实验及数据的测定需要用到的部分装置,与c连接的是________ (填“a”或“b”),进行操作时,集气瓶中未装满水,对实验测量结果_______ (填“会”或“不会”)产生影响。
(2)通过实验②和③对比可知,化学反应速率与反应物的_______ 有关:通过对比实验_________ 和②可知,氧化铁可以加快过氧化氢分解放出氧气的速率。
(3)将反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤和干燥,然后进行称量,其质量不变,若要证明氧化铁是过氧化氢分解的催化剂,还需要验证其在该反应前后的________ 未发生改变,写出过氧化氢分解氧化铁作催化剂制取氧气的文字表达式_________ 。
探究二:小组同学在常温下,向甲、乙、丙三支试管中分别加入等量5%的过氧化氢溶液,其他条件相同时,各滴入2滴5%、10%、20%的硫酸铜溶液,绘制了产生氧气体积和时间变化的曲线图2,请你回答:
(4)若实验中所得的曲线如图2中虚线所示,请推测其中可能的原因:________ 。
探究一:为了探究氧化铁能否加快过氧化氢的分解,他们设计了实验装置,并进行气体的制备和测量实验。实验时均以生成40mL气体为标准,相关实验数据记录如表:
实验序号 | 过氧化氢溶液浓度/% | 过氧化氢溶液体积/mL | 过氧化氢溶液温度/℃ | 氧化铁的用量/g | 收集40mL氧气所需时间/s |
① | 5 | 10 | 20 | 0 | 128.5 |
② | 5 | 10 | 20 | 1.2 | 16.8 |
③ | 15 | 10 | 20 | 1.2 | 10.5 |
④ | 5 | 10 | 70 | 0 | 32.7 |
(1)如图1所示为完成上述实验及数据的测定需要用到的部分装置,与c连接的是
(2)通过实验②和③对比可知,化学反应速率与反应物的
(3)将反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤和干燥,然后进行称量,其质量不变,若要证明氧化铁是过氧化氢分解的催化剂,还需要验证其在该反应前后的
探究二:小组同学在常温下,向甲、乙、丙三支试管中分别加入等量5%的过氧化氢溶液,其他条件相同时,各滴入2滴5%、10%、20%的硫酸铜溶液,绘制了产生氧气体积和时间变化的曲线图2,请你回答:
(4)若实验中所得的曲线如图2中虚线所示,请推测其中可能的原因:
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【推荐3】学校化学兴趣小组知道二氧化锰作过氧化氢的催化剂后,在想探究其它一些物质如氧化铝是否也可作过氧化氢分解的催化剂.请你一起参与他们的探究过程,并填写下列空白.
(1)【问题】氧化铝能不能作过氧化氢分解的催化剂呢?
(2)【猜想】氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂。
(3)【实验验证】
(4)写出氧化铝作催化剂时,过氧化氢分解的文字表达式_______________________________
(5)【讨论与反思】经过讨论,有的同学认为只有上述两个论据,不能证明氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂,还要补充一个探究实验.
(6)实验三: 探究_______________________________________ ;
【实验步骤】①准确称量氧化铝(少量)的质量;
②完成实验二;
③待反应结束,将实验二试管里的物质进行过滤,洗涤,______ ,称量;
④对比反应前后氧化铝的质量.
【讨论】如果氧化铝在反应前后质量不变,则说明氧化铝可以作过氧化氢分解的催化剂.
(7)但小华同学认为,要证明猜想,上述三个实验还不足够,还需要再增加一个探究实验:探究________ ;请写出具体操作及现象______________________________ ;
(1)【问题】氧化铝能不能作过氧化氢分解的催化剂呢?
(2)【猜想】氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂。
(3)【实验验证】
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 | |
实验一 | 取过氧化氢溶液于试管中,然后伸入带火星的木条 | 木条不复燃 | |
实验二 | 氧化铝可以加快过氧化氢的分解速率 |
(4)写出氧化铝作催化剂时,过氧化氢分解的文字表达式
(5)【讨论与反思】经过讨论,有的同学认为只有上述两个论据,不能证明氧化铝能作过氧化氢分解的催化剂,还要补充一个探究实验.
(6)实验三: 探究
【实验步骤】①准确称量氧化铝(少量)的质量;
②完成实验二;
③待反应结束,将实验二试管里的物质进行过滤,洗涤,
④对比反应前后氧化铝的质量.
【讨论】如果氧化铝在反应前后质量不变,则说明氧化铝可以作过氧化氢分解的催化剂.
(7)但小华同学认为,要证明猜想,上述三个实验还不足够,还需要再增加一个探究实验:探究
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科学探究题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】某研究小组同学对过氧化氢(H2O2)溶液制取氧气进行如下探究:
I、探究H2O2溶液的质量分数对反应速率的影响,设计如下实验方案:
(1)量取20mL的过氧化氢溶液需要用到的仪器为:_______ 和_______ 。
(2)实验_______ 和_______ (填序号)的目的是探究在相同条件下过氧化氢溶液的质量分数大小对反应速率的影响。
(3)在以上探究实验中,将带火星的木条伸入试管内,发现图1中带火星的木条不复燃,图2中带火星的木条复燃,请写出图1中带火星的木条不复燃的原因可能是_______ 。
Ⅱ、该兴趣小组还探究了温度和催化剂的种类对过氧化氢(H2O2)分解反应速率的影响,用如图所示实验装置(夹持装置略去)进行实验(水浴是利用热水进行加热),实验部分设计如表所示:
(4)在图1的实验过程中,甲同学触摸锥形瓶外壁有发烫的感觉,认为过氧化氢分解的反应是放热反应,乙同学认为甲同学的猜想不严谨,请说出原因:_______ 。
(5)写出上述实验③化学方程式_______ 。
(6)实验②中水浴温度控制在80℃时,测定的反应速率比真实值偏大,可能的原因是______(填标号)。
(7)在上述表格中的右边是实验需要测量并记录的数据有:氧气的体积和_______ 。
(8)实验①和实验③作对比,可得出结论:在相同条件下,二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铜好,得出该结论的依据是:_________ 。
I、探究H2O2溶液的质量分数对反应速率的影响,设计如下实验方案:
实验序号 | H2O2溶液的质量分数/% | H2O2溶液的体积/mL | 每分钟产生氧气体积/mL |
① | 20 | 15 | 75 |
② | 20 | 20 | 100 |
③ | 10 | 20 | 60 |
(2)实验
(3)在以上探究实验中,将带火星的木条伸入试管内,发现图1中带火星的木条不复燃,图2中带火星的木条复燃,请写出图1中带火星的木条不复燃的原因可能是
Ⅱ、该兴趣小组还探究了温度和催化剂的种类对过氧化氢(H2O2)分解反应速率的影响,用如图所示实验装置(夹持装置略去)进行实验(水浴是利用热水进行加热),实验部分设计如表所示:
实验序号 | 催化剂种类 | 催化剂的质量/g | 5%的H2O2溶液体积/mL | 水浴温度/℃ | 记录的数据 | |
氧气体积/mL | ? | |||||
① | 二氧化锰 | 0.5 | 40 | 40 | 50 | |
② | 二氧化锰 | 0.5 | 40 | 80 | 50 | |
③ | 氧化铜 | 0.5 | 40 | 40 | 50 | |
④ | 氧化铜 | 0.5 | 40 | 80 | 50 |
(5)写出上述实验③化学方程式
(6)实验②中水浴温度控制在80℃时,测定的反应速率比真实值偏大,可能的原因是______(填标号)。
A.仪器A内气体受热膨胀 |
B.温度较高,水蒸发较快,导致氧气中含有较多水蒸气 |
C.生成更多的氧气 |
(8)实验①和实验③作对比,可得出结论:在相同条件下,二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铜好,得出该结论的依据是:
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(0.4)
【推荐2】研究表明,Fe能够将烟气中的有害气体NO转化为N2,同时生成铁的氧化物。利用如图所示装置模拟烟气中NO的转化过程,探究影响NO脱出效果的因素。【进行实验】模拟烟气的流速为1.5L/min,铁丝直径为0.5mm,将模拟烟气通过实验系统,分别按下列①~⑨的方案进行实验,记录NO的脱出效率。
【解释与结论】
(1)配平化学方程式:______ Fe+______ NO______ FeO+______
(2)①②③的目的是_______ 。
(3)由②⑤⑧可以得到的结论是______ 。
(4)③中,若将铁丝网尺寸改为160mm×30mm,则NO脱出效率______ (填“>”或“<”)60%。
(5)依据实验数据,得出NO脱出效率的最佳工业生产条件是______。
【反思与评价】
(6)补做实验证明了铁丝直径对NO脱出效果也有影响。
实验方案:750℃,采用铁丝网尺寸80mm×80mm,______ 。
序号 | 铁丝网尺寸(长×宽)/mm2 | 温度/℃ | NO脱出效率/% |
① | 160×80 | 750 | 100 |
② | 80×80 | 750 | 80 |
③ | 160×40 | 750 | 60 |
④ | 160×80 | 850 | 100 |
⑤ | 80×80 | 850 | 90 |
⑥ | 160×40 | 850 | 85 |
⑦ | 160×80 | 950 | 100 |
⑧ | 80×80 | 950 | 95 |
⑨ | 160×40 | 950 | 94 |
(1)配平化学方程式:
(2)①②③的目的是
(3)由②⑤⑧可以得到的结论是
(4)③中,若将铁丝网尺寸改为160mm×30mm,则NO脱出效率
(5)依据实验数据,得出NO脱出效率的最佳工业生产条件是______。
A.铁丝网尺寸160mm×80mm,温度950℃ |
B.铁丝网尺寸160mm×80mm,温度750℃ |
C.铁丝网尺寸160mm×40mm,温度750℃ |
【反思与评价】
(6)补做实验证明了铁丝直径对NO脱出效果也有影响。
实验方案:750℃,采用铁丝网尺寸80mm×80mm,
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】某校化学兴趣小组将Cu块加入到盛稀H2SO4溶液的试管中,Cu 块不溶解,不发生化学反应。再向此试管中加入KNO3溶液,发现Cu块逐渐溶解,有无色气体产生,该气体与空气接触后变成红棕色的气体,最后Cu块完全溶解,变成蓝色溶液。
[提出问题] Cu块与什么物质发生了化学反应,产生的气体是H2吗?
小军同学认为产生的气体一定不是 H2,你认为他作出此判断的合理理由是_________________ 。
[查阅资料]他们通过查阅资料知道: NO 是一种无色气体,与空气接触后生成红棕色的NO2气体。请写出此气体颜色发生变化的化学方程式________________ 。
[提出猜想]
猜想一: Cu块与KNO3溶液发生了化学反应;
猜想二: Cu块与K2SO4溶液发生了化学反应;
猜想三: Cu块与_______ 溶液发生了化学反应。
[设计实验]
[实验结论]猜想三成立。该反应的化学方程式为_________ +_____________ 。
[讨论交流]实验结束后,同学们在一起进行交流。从复分解反应的角度分析,H2SO4和KNO3_____________ 。(填“能”或“不能”)发生化学反应。Cu块是如何与稀HNO3溶液发生化学反应的呢?他们带着这个问题去请教老师,老师告诉他们:H2SO4溶液解离出H+和SO42-,KNO4溶液解离出 _____ , 可以间接地看成有HNO3 溶液。老师还告诉大家: Ag也能与稀HNO3溶液反应。请写出将Ag粉加入到HCl和NaNO3混合溶液中所产生的实验现象 _______________ 。
[提出问题] Cu块与什么物质发生了化学反应,产生的气体是H2吗?
小军同学认为产生的气体一定不是 H2,你认为他作出此判断的合理理由是
[查阅资料]他们通过查阅资料知道: NO 是一种无色气体,与空气接触后生成红棕色的NO2气体。请写出此气体颜色发生变化的化学方程式
[提出猜想]
猜想一: Cu块与KNO3溶液发生了化学反应;
猜想二: Cu块与K2SO4溶液发生了化学反应;
猜想三: Cu块与
[设计实验]
实验步骤 | 实验现象 | 解释或结论 |
①将Cu块加入KNO3溶液中。 | Cu块不溶解 | 说明猜想一是错误的 |
②将Cu块加入到 | Cu块不溶解 | 说明猜想二是错误的 |
③将Cu块加入到稀HNO3溶液中 | Cu块溶解,有无色气体产生,该气体与空气接触后变成红棕色的气体,溶液变成蓝色 | 说明猜想三是正确的 |
[实验结论]猜想三成立。该反应的化学方程式为
[讨论交流]实验结束后,同学们在一起进行交流。从复分解反应的角度分析,H2SO4和KNO3
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